郝航
陕西地建房地产开发集团有限责任公司，陕西 西安 710000
摘 要：简要叙述蒸发冷却空调技术的基础理论，针对我国西北地区干空气能丰富的特点，分析西北地区应用蒸发冷却空调技术所采用的蒸发冷却空调机组形式，其应用效果显著。在不同建筑中如办公楼（写字楼），工业领域中的发电厂等大显热的环境中应用蒸发冷却空调技术，通过实际工程应用分析，相比传统的机械制冷降温方式节能效果更加显著。在新疆地区应大力推广蒸发冷却空调技术。
关键词：蒸发冷却；空调机组；冷水机组；节能
中图分类号：TU831.4 文献标识码：A
0 引言
当前在全球能源紧缺的情况下，我国对“节能减排”的倡导也尤为看重。蒸发冷却空调具有较低的冷却设备成本，设备中除了风机和水泵所需的动力外，无需输入能量，所以采用蒸发冷却空调技术可大大降低建筑空调能耗，缓解和削减夏季电力高峰负荷，改善电力负荷的特性[1-3]。随着诸多学着对蒸发冷却空调技术不断的研究，在我国得到很大发展。蒸发冷却空调技术利用可再生能源——干空气能，我国西北干燥地区，充分利用其得天独厚的气候条件，提出蒸发冷却空调技术。目前蒸发冷却空调在我国的西北地区已经得到很好的应用，取得了良好的节能效果和环境效益[4-6]。本文对西北地区应用蒸发冷却空调机组结合理论与实际工程应用进行分析探讨，突出蒸发冷却空调技术的节能效果。
1 基础理论
蒸发冷却是一项利用水蒸发吸热制冷的一种节能环保和可持续发展的空调技术。因此应用于居住建筑和公共建筑中的舒适性冷却，并可在传统的工业领域如动力发电厂以及其他热操作等工业建筑中提高公认的舒适性[6-7]。无论是蒸发冷却空调机组或是冷水机组都是利用水蒸发吸热制冷的原理，制取空调环境需要的冷风或冷水。目前在我国西北地区已经得到了较为广泛的应用，主要包括宾馆、办公楼、餐厅、体育馆、影剧院、公共民用建筑和工业建筑，通信、发电机房等建筑。
1.1 直接蒸发冷却空调技术
直接蒸发冷却空调技术在实际工程中的应用有两种形式：一类是将直接蒸发冷却装置设置在组合式空调机组中作为直接蒸发冷却段使用；另一类是将直接蒸发冷却装置与风机组合，形成单元式直接蒸发冷却器。常用的直接蒸发冷却装置有三种：填料（湿膜或湿帘）、喷水室、高压微雾。实际工程中，填料主要应用到民用和工业两个领域，喷水室组要用于纺织行业，高压微雾则多用在室外公共场所。
经过直接蒸发冷却段的被处理空气在焓湿图上的处理过程如图1所示，室外状态点W经过直接蒸发冷却等焓降温处理至N点。直接蒸发冷却段中空气不仅参与热湿交换，因为空气与水有充分的接触，所以对被处理空气也有一定的过滤作用。
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图1 直接蒸发冷却段空气处理过程
1.2 间接蒸发冷却空调技术
间接蒸发冷却空调技术是通过换热管道将一次空气（被冷却空气）与二次空气（淋水侧空气）隔开，在湿通道中喷淋循环水，二次空气与水膜吸收一次空气的显热，一次空气被冷却而不被加湿，处理过程为等湿冷却降温。常用的间接蒸发冷却器主要有板翅式、管式。在实际工程中通常将间接蒸发冷却器与直接蒸发冷却器结合应用。
经过间接蒸发冷却段的被处理空气在焓湿图上的处理过程如图2所示，室外状态点W经过间接蒸发冷却等湿降温处理至W1点。
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图2 间接蒸发冷却段空气处理过程
2 西北地区主要应用形式
我国西北大部分地区，室外空气含湿量低于室内设计参数下的含湿量值，湿球温度平均只有19.0℃甚至更低[5]，充分利用其得天独厚的气候条件，提出蒸发冷却空调技术,取得了良好的节能效果和环境效益。利用蒸发冷却空调技术既可以制取冷风又可以制取冷水，蒸发冷却空气处理机组与冷水机组的开发与应用，提高了蒸发冷却空调技术的节能潜力。
蒸发冷却空调技术经历了直接蒸发冷却空调技术、间接蒸发冷却空调技术、间接—直接蒸发冷却空调技术、蒸发冷却—机械制冷联合空调技术等发展过程[8]。在我国西北地区使用蒸发冷却空调技术，其机组应用形式主要有：直接蒸发冷却空调机组（冷水机组）、间接—直接蒸发冷却复合空调机组（冷水机组）。采用的系统形式由蒸发冷却空调机组应用的全空气式空调系统，蒸发冷却空气处理机组与冷水机组结合应用的空气—水式空调系统。
3 应用实例
3.1 乌鲁木齐某电厂空调配电室
3.1.1 工程概况
该工程为新疆乌鲁木齐市某电厂的空调配电室，配电室内布置有散热量很大的空冷风机用变频器功率约135kW，及干式变压器功率约57kW。室内温度控制40℃以下，相对湿度无具体要求。
3.1.2 设计方案
针对该工程应用于乌鲁木齐市，夏季空气调节室外计算参数湿球温度为18.3℃，适合采用直接蒸发冷却空调机组取代常规空调机械制冷方式为工艺房间降温。设计一台直接蒸发冷却空调理机组。经计算，要满足夏季室内温度不高于40℃，蒸发冷却空调机组风量为60000m3/h。配电室外墙设置轴流风机机械排风，排风量略小于送风量，保证室内微正压。
送风经过过滤降温后，经送风口下送至配电室下部，通过在变频器和干式变压器顶部设置的吸风罩将吸收余热后的热空气排出室外[6]，满足配电室运行温度要求。
3.2 乌鲁木齐某热电厂变频机房
3.2.1 工程概况
该工程为新疆乌鲁木齐市某热电厂变频机房，变频机房室内热负荷来源是室内设备发热和围护结构传热，围护结构的传热量相对于设备发热量很小[9]，显热量大。机房中设备都有过热保护功能，如果机房室内温度过高容易造成设备停机，影响生产效率，也会大大减低设备的使用寿命。该变频机房为一栋两层独立建筑，砖混结构，总建筑面积525m2，建筑高度9.6m，一层和二层结构相同均为变频设备室。一二层车间主要布置厂区变频器室，变频器散热量较大，室内要求通风良好，室内温度控制35℃以下，相对湿度20%～80%。
3.2.2 设计方案
针对该工程应用于乌鲁木齐市，夏季空气调节室外计算参数湿球温度为18.3℃，适合采用直接蒸发冷却空调机组取代常规空调机械制冷方式为工艺房间降温。采用直流式送风系统送至变频室，变频器上部设置局部排风罩通过风管排至室外，墙体设置轴流风机用于冬季排风。设计两台直接蒸发冷却空调机组，位于该建筑楼顶，通过风管将冷风送入机房。蒸发冷却空调机组的外形尺寸为3700 mm×1850 mm×2660 mm，额定风量35000 m3/h，额定功率16.5 kW，机外余压400 pa，空调机组的结构如图3所示。
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图3 直接蒸发冷却空调机组结构示意图
机组进风空气干球温度30.3℃，相对湿度30.4%，直接蒸发冷却段后干球温度18.3℃，相对湿度93%。被处理空气通过直接蒸发冷却段后温降为12℃，直接蒸发冷却段效率η=96%。二楼室内送风口温度为21.2℃，送风管温升平均为2.9℃。二楼室内环境温度为32.2℃，湿度为32.1%。一楼室内环境温度为31.6℃，相对湿度为33.4%。
采用安装直接蒸发冷却段的空调机组后，变频机房室内温度维持在32℃左右，相对湿度33%左右，只从室内环境的温湿度要求方面来看，采用直接蒸发冷却技术完全能够满足变频机房对温湿度的要求，而且在该地区直接蒸发冷却的效率能够达到96%，处理后的温降在12℃左右，从蒸发冷却技术的适用性角度来看，也是非常适合的。
3.3 新疆某电厂办公区
3.3.1 工程概况
该工程应用于新疆某电厂办公区，建筑面积5400m2，空调面积5000m2，建筑层高3m。办公楼呈回字形布置。
3.3.2 设计方案
针对该工程应用于新疆地区，该地区处于干燥地区，夏季气温高且空气干燥，室外空气的含湿量低于室内含湿量，新风完全有能力带走湿负荷。蒸发冷却冷水机组制取的高温冷水能够满足显热末端的需求，因此采用干式风机盘管+独立新风空调系统。考虑建筑的回字形布置，采用一台间接-直接蒸发冷却复合冷水机组，两台三级蒸发冷却新风机组（一台供给东南向，另一台供给西北向）。经计算，空调冷负荷为540kw，湿负荷为160kg/h。选用流量为40m3/h，制冷量为233kW的间接-直接蒸发冷却复合冷水机组一台，送风量为30000m3/h的三级蒸发冷却新风机组2台，干式风机盘管175台。
该办公楼采用的三级蒸发冷却新风机组的送风温度可达14℃左右，很好地满足了除湿
要求及人员对新风量的要求，采用的间接-直接蒸发冷却冷水机组的出水温度可达16.5℃左
右，能够满足末端对水温的要求。室内保持在空调规范要求的区域之内。蒸发冷却式冷水机组整个夏季的能耗仅为传统制冷空调方式的20%—30%，而却其环保经济维护管理方便，运行安全。甚至在西安等中等湿度地区结合机械制冷也可以达到很好的运行效果[10-11]。
4 结论
通过对蒸发冷却空调技术基础理论分析，结合相关学者对新疆地区应用蒸发冷却空调系统的分析与测试，针对不同建筑中应用不同形式的蒸发冷却空调机组，分析得出在新疆地区应用该技术节能的显著性能。在新疆地区应用蒸发冷却空调机组可以取代传统机械制冷机组，应大力推广蒸发冷却空调技术，更有利的为我国的技能减排事业做贡献。
参考文献
[1] 黄翔.国内外蒸发冷却空调技术研究进展（1）[J].暖通空调,2007,37（2）:24-30.
[2] 黄翔.国内外蒸发冷却空调技术研究进展（2）[J].暖通空调,2007.37（3）:24-28.
[3] 黄翔.国内外蒸发冷却空调技术研究进展（3）[J].暖通空调,2007,37（4）:24-28.
[4] 陈沛霖.现代空调研究文集[M].上海：同济大学出版社，2008
[5] 黄翔.空调工程[M].北京：机械工业出版社，2014
[6] 黄翔.蒸发冷却空调理论与应用[M].中国建筑工业出版社，2010
[7] Watt J R,Brown W K.蒸发冷却空调技术手册[M].第3版.黄翔，武俊梅等译，北京：机械工业出版社，2008
[8] 黄翔.夏青.孙铁柱.蒸发冷却空调技术分类及术语探讨[J].暖通空调.2012，42（9）：52—57．
[9] 王伟，黄翔，吴生，等.某煤矿变频机房两级蒸发冷却空调机组的运行分析[J]，制冷与空调，2012，12（1）：74-77
[10] 孙铁柱，黄翔，文力.蒸发冷却与机械制冷复合高温冷水机组水系统配比问题分析[J].流体机械，2011，39（5）：81—84
[11] 王伟，黄翔，孙铁柱，等.新疆某电厂办公区半集中式蒸发冷却空调系统的工程应用分析[J].流体机械， 2012，40（4）：81—84
作者简介：郝航（1988.11～），男，籍贯(陕西省西安市)，工作单位：陕西地建房地产开发集团有限责任公司，单位省市，单位邮编710000，暖通工程师，研究方向：暖通空调。